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矿山环境保护 第六章矿山生态环境治理主讲 杨娟娟 主要内容 6 1我国矿产资源总体状况 我国是世界上矿产资源总量丰富 矿种比较齐全的少数几个资源大国之一 截至2007年年底 全国共发现矿产193种 已探明资源储量的159种 已发现矿床 矿点20多万处 其中有查明资源储量的矿产地1 8万余处 中国已成为世界第三大矿业大国 2008 2012年我国一次能源生产量和消耗量 十一五 期间 全国煤炭采选业投资完成1 25万亿元 是 十五 期间投资总额的6 5倍 产能建设亦大幅增加 全国煤炭产量由2007年的26 4 4 25亿吨 增加到2012年的36 5亿吨 增长45 重点建设神东 晋北 晋东 蒙东 东北 云贵 河南 鲁西 晋中 两淮 黄陇 华亭 冀中 宁东 陕北13个大型亿吨级煤炭基地 以煤炭资源开采为例 位于我国西北之东部 面积20 56万平方公里 其中含煤面积4 77万平方公里 占全省的23 全省10个地 市 中的9个地 市 含 产 煤炭 其中榆林 延安 铜川 渭南 咸阳和宝鸡六市的煤炭资源和产能占据全省的90 以上 陕西省煤炭资源简况 我国小矿山所占比例大 一些地方小矿乱采滥挖 采富弃贫现象尤其突出 技术落后 管理粗放 导致资源的严重破坏和严重的环境问题 问题1 乱采滥挖 大矿小开 矿产资源开发利用主要问题 问题 问题2 过量开采 过量出口 优势矿产普遍存在过量开采 过量出口的问题 导致矿产储量过快消耗 在高额利润的驱动下 生产总量控制难度加大 总量控制指标难以得到严格执行 过度开采易导致矿山环境问题的发生 问题3 粗放开发 低效利用 以煤炭为例 煤炭资源回采率仅为20 30 这意味着每开采1吨煤炭 将浪费和破坏约4吨资源 矿产利用率低下 导致矿区内大量矸石 尾矿的堆积 是诱发矿山环境污染的主要因素之一 问题4 重采轻治 破坏环境 点多面广的露天采矿 大量剥离山体植被和土层 破坏生态环境 井工开采造成大面积地面塌陷 造成矿区耕地破坏 污染了地表水体 破坏了地下水系统 由于我国长期重开采轻治理 缺乏矿山环境恢复保证措施 目前我国矿山环境问题较为严重 生态环境的基本状况 总体在恶化 局部在改善 治理能力远远赶不上破坏速度 生态赤字逐渐扩大 6 4 4 2矿产资源开发生态环境的影响 生态环境总体变化趋势 矿产资源开发对生态环境的影响 矿产资源开发具体影响 生态环境破坏 环境污染 矿产资源开发对生态环境的影响 矿产资源开发对生态环境的影响 草地退化 林地生态功能减退 生态环境总体变化趋势 矿产资源开发对生态环境的影响 水土流失加剧荒漠化扩大 矿产资源开发对生态环境的影响 荒漠化范围扩大 水土流失加剧 生态环境总体变化趋势 矿产资源开发对生态环境的影响 2014年3月卫星图片 占压土地 破坏原自然生态环境的连续性 矿产资源开发对生态环境的影响 2014年3月卫星图片 生态环境恢复速度慢 造成区域生态环境恶化 矿产资源开发对生态环境的影响 露天开采区域 露天采坑 矿产资源开发对生态环境的影响 地裂缝 塌陷坑 塌陷区 地裂缝 塌陷坑 矿产资源开发对生态环境的影响 塌陷区域对生态环境的影响 建构筑物 受损房屋 矿产资源开发对生态环境的影响 排矸场 排矸场 矿产资源开发对生态环境的影响 排矸场生态环境影响 排矸场潜在的自燃危险 矸石山自燃 矿产资源开发对生态环境的影响 污染物排放对生态环境的影响 污废水排放 排污口 排污口 矿产资源开发对生态环境的影响 污染物排放对生态环境的影响 地表水污染 矿产资源开发对生态环境的影响 废气排放 污染大气 污染地表水 污染土壤 矿产资源开发对生态环境的影响 6 4 4 3环保法中有关生态环境的要求 原 环境保护法 1989年12月26日第22号主席令公布施行 修订后 环境保护法 2014年4月24日第9号主席令公布 2015年1月1日施行 共有4条涉及生态环境 共有12条涉及生态环境 将生态文明建设上升到法律的高度 环保理念提前 6 4 4 1土地复垦概况6 4 4 2矿山复垦方法6 4 4 3矿山复垦费用6 4 4 4资源综合利用 6 4 4矿区土地复垦及其技术 6 4 4 1土地复垦概述 6 4 4 1 1土地的基本特性6 4 4 1 2土地的分类6 4 4 1 3土地资源状况6 4 4 1 4土地环境问题6 4 4 1 5矿山复垦概况 6 4 4 1 1土地的基本特性 土地是植物生成 发育和动物栖息 繁衍所不可离开的场所 人类的生活 生产和建设也都离不开土地 土地具有以下特征 位置的固定性 每一块土地都有固定的三维空间 长 宽 高 位置和一定的外表形态 如山地 丘陵 高原 平原等 土地面积的有限性 土地的面积是固定的 有限的 人类在开发利用土地资源时 一种土地类型的利用面积增加了 另一种土地类型面积必然减少 因此 必须充分认识到土地面积的有限性 合理制定土地利用规划 最大限度地节约每一寸土地资源 土地资源的不可替代性 土地是植物生长的母体和动物的栖息场所 是人类的生存环境和一切经济活动的场所 是任何其他物质不能替代的 土地资源的可更新性 自然因素作用下 土壤中的化学元素发生物理 化学变化 不断地经历着淋浴 迁移 转化等循环过程 土地上的植物 动物和土壤中的微生物等 在较长的时间尺度内也处于周而复始的自然动态平衡中 所以 一般来讲 土地具有可更新性 但是 当人类活动破坏了土地的自然动态平衡 土地的可更新性特征将随之丧失 土地随时间的变化性 随着季节的交替变化 土地的性质和形态也发生同步变化 土地用途的广泛性 随着人类社会的不断发展 土地被广泛用于农业 牧业 交通 城乡居民点等 由于人类与土地矛盾的日趋紧张 我们必须合理利用各种土地资源 6 4 4 1 1土地的基本特性 6 4 4 1土地复垦概述 6 4 4 1 1土地的基本特性6 4 4 1 2土地的分类6 4 4 1 3土地资源状况6 4 4 1 4土地环境问题6 4 4 1 5矿山复垦概况 6 4 4 1 2土地分类 根据土地的性状 地域和用途等方面存在的差异性 按照一定的规律 将土地归并成若干个不同的类别 3 按土地的自然和经济属性及其他因素进行的综合分类 如土地利用现状分类 按照不同的目的和要求 有不同的分类 我国的土地目前大致有三种分类 1 按土地的自然属性分类 如按地貌 植被 土壤等进行分类 2 按土地的经济属性分类 如按土地的生产水平 土地的所有权 使用权等进行分类 土地资源的类型 耕地 林地 草地 建设用地 非农业用地 农业用地 6 4 4 1 2土地分类 6 4 4 1土地复垦概述 6 4 4 1 1土地的基本特性6 4 4 1 2土地的分类6 4 4 1 3土地资源状况6 4 4 1 4土地环境问题6 4 4 1 5矿山复垦概况 6 4 4 1 3土地资源状况 世界 全球总面积 6 10 108km2陆地面积1 48 108km2 包括南极大陆和高山冰川覆盖的土地在内 无冰陆地面积1 34 108km2这就是人类赖以生存和发展的基地 按60亿世界人口 人均2 5hm2 而全世界土地面积中 耕地仅占10 8 土地资源有限 6 4 4 1 3土地资源状况 世界 土地总面积960 104km2 占世界陆地面积的7 2 仅次于俄罗斯 加拿大 居世界第三位 但人均土地面积仅为0 777hm2 相当于世界水平的1 3 人均耕地面积0 106hm2 不足世界人均数的43 6 4 4 1 3土地资源状况 中国 6 4 4 1 3土地资源状况 中国 我国土地资源的基本特征 土地类型丰富 农业用地占主导地位 草地 林地比重大 山地多 平地少 土地资源区域差异显著 耕地分布不均衡 土地垦殖指数低 林地 草地生产力低下 未利用土地中 大部分分布在西北干旱地区和青藏高原 自然条件恶劣 开发难度大 6 4 4 1 3土地资源状况 中国 水田为主的耕地 长江中下游平原的耕地 水田插秧 旱田为主的耕地 东北大平原的耕地 戈壁 高寒荒漠 石山 敦煌附近的戈壁荒漠 草原和草地 呼伦贝尔草原 羌塘高原上的草原 森林 大兴安岭的樟子松 海南岛热带季雨林 沙漠 塔里木盆地中的沙漠 山地多 平地少 耕地 林地比重低 中国地形图 季风区和非季风区分界示意图 非季风区 季风区 1 9 中国主要土地资源类型 世界农业史前时期与现代土地利用面积比较 中国耕地面积 人均耕地面积的变化情况 6 4 4 1土地复垦概述 6 4 4 1 1土地的基本特性6 4 4 1 2土地的分类6 4 4 1 3土地资源状况6 4 4 1 4土地环境问题6 4 4 1 5矿山复垦概况 6 4 4 1 4土地环境问题 水土流失 土地荒漠化 湿地减少 耕地日趋减少 水环境恶化 土壤盐渍化 土壤污染 土壤 位于陆地表面具有肥力的疏松土层 它具有独特的组成 结构和功能 包括矿物质 有机质 水分 空气 固 液 气三相共存 土壤的概述 裸露岩石 成熟土壤 原始土壤 成土母质 耕作土壤 风化作用 经微生物 低等植物改造 经草本植物 木本植物改造 耕作培育 土壤肥沃 土壤退化 合理耕作经营 不合理耕作经营 用养结合 土壤的形成过程 风化作用的类型 风化的结果使大岩石变成碎块 增大接触面 更利于化学风化进行 物理风化 由物理作用引起的矿物岩石发生物理变化的过程 又叫机械风化作用 影响因素 温度变化 水分冻结 风力 流水 冰川的摩擦力等 化学风化 岩石的矿物成分发生化学成分和性质的变化 主要因素 水 二氧化碳 氧气等 主要化学风化作用的类型有4个 溶解作用 矿物在水中溶解的过程 造岩矿物的溶解度大小顺序为 方解石 白云石 橄榄石 辉石 角闪石 斜长石 正长石 黑云母 白云母 石英 水化作用 矿物与水相结合 如赤铁矿变成褐铁矿 水解作用 矿物与水相遇 引起矿物分解并形成新矿物 如正长石水解后释放出钾离子 变成了高岭石 氧化作用 二价铁氧化成三价铁 使许多矿物和岩石表面染成红褐色 风化作用的类型 生物风化 生物作用使岩石就地引起的破坏 主要因素 根系的压力和根系分泌物10 15磅 cm2微生物分解有机质产生酸 风化作用的类型 6 4 4 1土地复垦概述 6 4 4 1 1土地的基本特性6 4 4 1 2土地的分类6 4 4 1 3土地资源状况6 4 4 1 4土地环境问题6 4 4 1 5矿山复垦概况 矿山土地复垦的基本要求和应考虑的因素矿山土地复垦的基本要求矿山复垦应考虑的因素矿山土地复垦 土地使用方式及种植植物的选择矿山土地复垦设计的内容采矿工业对土地资源的破坏 6 4 4 1 5矿山复垦概述 矿床开采过程中采出大量矿石和岩石 必然出现一定范围的采空区 塌陷区 废石场和尾矿池 因而破坏了采矿场地范围内的土地 使这部分土地失去了原先的用途 而且由于废水的排放以及其他污染源的作用 对采矿场范围外的土地利用 还会带来严重的危害 6 4 4 1 5矿山复垦概述 采矿工业与其他工业 城镇建设有所不同 后者一经占用的土地一般不能再利用 而采矿工业占用的土地随着矿山生产活动的日趋结束 绝大部分经过恢复后仍可用于农 林 牧 渔业或旅游业 若条件合适 也可以作为发展其他工业或城乡建设用地 恢复 再利用矿山开采所破坏的土地称之矿山复垦 6 4 4 1 5矿山复垦概述 矿山土地复垦的基本要求 首先应根据采矿地质条件 发展远景及当地具体情况 制定出矿山土地复垦规划 复土与修坡工作要保持与开采 排弃顺序相协调 且尽可能利用矿山的采 装 运设备 保持良好的土壤质量 必要时原有的表土层须预先剥离 储存 包括采矿场或剥离物排弃场 对有毒物料必须埋掉 其埋深不小于1m 保证植物生长的土壤酸碱度 对农作物来说 pH值一般以4 8为宜 铺垫表土要保证植物的种植深度 同时应进行必要的化学分析试验 搞清土壤的物理机械性质和农业化学性质 6 4 4 1 5矿山复垦概述 矿山复垦应考虑的因素 矿区地表特征 如地形 地貌等 矿区环境因素 如气候 气象 周围城镇 居民点的分布 矿山开采前该地区环境现状及矿山开采后可能造成的污染 矿区表层耕植土及覆盖岩土的厚度 物理机械性质 化学特性 表土肥沃程度等 矿床开采方法对土地破坏和占用的状况 废石及尾矿的排弃方式及复垦的可能性 矿山原有植被的调查 再种植及综合利用的可能性 复垦设备及采矿设备的通用性 复垦成本 经济效益及复垦周期等 6 4 4 1 5矿山复垦概述 矿山复垦应考虑的因素 矿区地表特征 如地形 地貌等 矿区环境因素 如气候 气象 周围城镇 居民点的分布 矿山开采前该地区环境现状及矿山开采后可能造成的污染 矿区表层耕植土及覆盖岩土的厚度 物理机械性质 化学特性 表土肥沃程度等 矿床开采方法对土地破坏和占用的状况 废石及尾矿的排弃方式及复垦的可能性 矿山原有植被的调查 再种植及综合利用的可能性 复垦设备及采矿设备的通用性 复垦成本 经济效益及复垦周期等 6 4 4 1 5矿山复垦概述 影响矿山土地复垦与植物种植方式选择的主要因素 废石材料的结构和含酸程度 废石堆的结构及其稳定性 废石的岩性 废石中的有毒元素 粉尘对植物的危害 废石的湿度 气候条件 地形条件对植物种植的适应程度 6 4 4 1 5矿山复垦概述 矿山复垦在一般情况下可以分为技术复垦与土地资源再利用两大部分 从广义上讲复垦是采矿工程的延续和组成部分 最佳的复垦方法应与采矿工艺密切配合 统一规划 协调进行 既满足采矿生产的要求 又符合复垦的需要 从而达到较佳的经济效益 矿山的土地复垦必须结合当地的具体情况 充分考虑环境效益 社会效益和经济效益 选择未来土地的复垦及使用方式 齐大山铁矿复垦 6 4 4 1 5矿山复垦概述 未来土地的使用方式 农业复垦将土地恢复供农业使用 林业复垦恢复专门用于营造人工林 用材林的土地 牧业复垦将土地恢复供种植牧草和植被绿化 恢复生态平衡 其它用途例如可将采场改造成水库养鱼池或者尾矿池 以及恢复土地供建筑和其他生产用途 6 4 4 1 5矿山复垦概述 矿山土地复垦的基本要求和应考虑的因素矿山土地复垦的基本要求矿山复垦应考虑的因素矿山土地复垦 土地使用方式及种植植物的选择矿山土地复垦设计的内容采矿工业对土地资源的破坏 6 4 4 1 5矿山复垦概述 矿山土地复垦设计的内容在矿山规划阶段应对土地资源的现状 矿区周围环境要素进行调研 在矿山开采前提交环境影响报告书 在矿山开采与复垦工程方案的可行性研究阶段 提出最佳开采与复垦可行方案 评价土地资源恢复 再利用的途径 复垦工程设计应与矿山开采设计结合在一起进行 确定最佳开采与复垦方法 如 采区的合理划分 表土储存 剥采与回填工艺 选择剥采和复垦的通用设备 采空区 废石场的复垦方法与工序 复垦工程结束后 土地资源再利用包括种植与复垦区的综合利用 再种植可以种植农作物 恢复原有植被 栽种树木和牧草等 也可根据矿山与周围环境的具体情况 决定土地资源的再利用 如养鱼塘 避暑胜地等 复垦设计涉及面较广 往往要有农 林 牧业 水利 旅游业 城乡建设或其他工业部门会同参加设计 方可取得预期的效果 6 4 4 1 5矿山复垦概述 矿山土地复垦的基本要求和应考虑的因素矿山土地复垦的基本要求矿山复垦应考虑的因素矿山土地复垦 土地使用方式及种植植物的选择矿山土地复垦设计的内容采矿工业对土地资源的破坏 6 4 4 1 5矿山复垦概述 采矿工业对土地资源的破坏 1 矿山建设取决于矿藏埋藏地点和赋存条件 往往占地面积较大 又难免要破坏耕地 森林等资源 在开采结束后 不仅破坏了矿山原有地形 地貌和自然景观 留下荒芜的采矿场或塌陷的采空区 并增加了废石和尾矿场 使矿区环境素质恶化生态平衡破坏 大气 水 土壤被污染 人们的正常生活受到干扰 甚至达到非常严重的程度 6 4 4 1 5矿山复垦概述 采矿工业对土地资源的破坏 2 6 4 4 1 5矿山复垦概述 大量土地被露天采矿所破坏或荒芜 我国的耕地面积只占全国土地的十分之一 不足世界平均数的三分之一 随着工业的发展 我国可耕地越来越少 采矿工业对土地资源的破坏 3 有关地下采矿对土地资源的破坏 在过去似乎不为人们所重视 但是由于地下开采引起地表大面积的塌陷 裂缝和变形同样严重地破坏了土地资源 6 4 4 1 5矿山复垦概述 采矿工业对土地资源的破坏 4 地表变形通常是指由于地下采矿造成地表下沉 水平移动 地表倾斜 地表弯曲等变形 甚至形成地表下沉盆地或出现漏斗状的塌陷坑 地表变形往往造成地面建筑物被缓慢或急剧地破坏 建筑物的基础断裂 公路塌方 山坡滑落 水库漏水 使矿区大片耕地变成为凹凸不平的荒滩或阶梯状的洼地 据调查 徐州矿务局已塌陷耕地5200ha 有25 因常年积水不能耕种 水深达3 5m 两季积水只可种一季的40 其余的虽全年可耕种但都不同程度地减产 严重地影响了农村的正常生活 成为十分迫切和必需治理解决的环境问题 6 4 4 1 5矿山复垦概述 采矿工业对土地资源的破坏 小结 采矿工业特别是露天开采 在很大程度上破坏了原来是稳定的土壤和植被 使水土容易流失 含硫废石堆的风化 自燃泄放出二氧化硫 一氧化碳等有毒气体 严重地污染了矿区及周围环境 酸性 有毒或含有各种化学成分的废水排放和渗漏污染了地下水体和河道 尾矿坝决堤 矿山人为造成的泥石流 更会给下游带来大面积的破坏和人畜危害 国内外都有过惨痛的教训和实例 6 4 4 1 5矿山复垦概述 世界各国 特别是主要的采矿工业国家都十分重视恢复采矿工业破坏的土地 并取得十分可观的成绩 复垦工作自1918年美国印地安那州进行了试验工作开始 至今已形成了系统的复垦工程 从1930年至1971年的42年间 美国采矿工业已恢复590kha用地 复垦率达40 1971年采矿工业用地84kha 66kha已恢复 复垦率达80 6 4 4 2矿山复垦方法 不少国家制定了专门的法律 法令 条例和规程来限制矿山企业侵占 破坏土地资源 规定对采矿破坏的土地必须进行恢复 6 4 4 2矿山复垦方法 波兰 专门建立了矿石加价制 即采出1t矿石按其成本加价2 3 2 5 用以筹集复垦等方面的资金 保加利亚 在远景规划中规定 拨款专门用于环境保护和恢复被破坏的土地 英国 1950年开始专门拨出复垦基金来恢复露天开采破坏的土地 德国 有专门的采矿技术监督机构检查露天开采后所破坏的土地恢复情况 美国 在50个州中的35个州均制定有 采矿复垦条例 1977年颁布了联邦的 露天采矿管理和复垦法 成立专门复垦企业 其中包括了矿业 农业 林业等方面专家 专门从事复垦工作 中国 目前 国外矿山环保和复垦的研究 已发展到利用人造卫星技术进行监测和规划 美国国家宇航员 NASA 科学家 利用地球资源技术卫星的照片 将地形图幅范围内的土地 从无法进行种植的不毛之地到完全可以进行再种植的土地分成7个使用等级 6 4 4 2矿山复垦方法 国外高等院校把复垦列为一个专门跨学科的研究课题 如美国西利桑拿大学矿业学院和地质学院 同校内外其他单位一起 从事跨学科的 露天矿复垦 的研究 这项技术为矿山开采和复垦活动提供了准确的资料 美国马里兰州西部 就利用这个资料对露天开采和复垦计划进行了全面部属 利用地球资源卫星来考察 监测地球环境是一项廉价和有效的先进技术 它对矿山开采 土地利用 环境监测和改善环境等活动提供了准确的数据 我国是世界上较早进行土地复垦的国家 如绍兴的东湖风景区 该地原是一座砂砾岩的青石山 从汉代开始 民工相继在此凿山采石 用作建房 铺路 造桥 清朝末年 倚山建景 筑堤蓄水 铸成东湖风景区 6 4 4 2矿山复垦方法 我国现代化开采的矿山复垦工作 较早得到全面复垦的是海南省的田独铁矿 它是一个中性深凹露天矿 20世纪50年代中期采完后 露采坑成鱼塘 坑周大树参天郁郁葱葱 成了一个风景宜人的休养胜地 20世纪60年代以来 我国一些矿山陆续开展复垦工作 大多数是在废石场进行简单的平整和覆土造田 露天采矿区的复垦工作大多是开采埋藏较浅 呈缓倾斜或水平状赋存的砂矿矿床 全国而言 只是局部性或零星地恢复利用 规模仅是几十公顷 复垦率仅有1 1986年6月25日 国家颁布 中华人民共和国土地管理法 1988年10月21日发布 土地复垦规定 使我国的土地复垦工作开始初步走向法制轨道 但由于我国土地复垦工作起步较晚 复垦资金渠道尚不畅通 开展土地复垦工作至今还是举步艰难 土地复垦率还很低 复垦质量也远不如国外 6 4 4 2矿山复垦方法 6 4 4 2矿山复垦方法 表5 1我国部分矿山土地复垦概况 矿山土地复垦工作按复垦的地点 开采后的复垦工作有如下几种 采空区复垦利用废石或尾矿充填采空区 然后铺复表土 然后铺复表土 把采空区恢复成有用的土地 可用来种植农作物 牧草 或植树造林 成做旅游胜地 废石场复垦是将结束了的废石场平整后 然后复土造田 种植农作物和植树 而且可以消除废石场泄出的酸性水对农作物的危害和污染水系 尾矿池复垦尾矿池结束后占用了大片土地 又是产生沙暴和污染水系的根源 在结束后的尾矿池顶部复土造田是环境保护的重要内容 值得注意的是尾矿砂中有害物质能否侵入复垦后的食物链中 对人是否存在潜在危害还有待进一步研究 塌陷区复垦各矿区的地势 地貌 区域气候 地下水位的高低不同 地下采矿引起地表大面积的塌陷对地表损害程度亦不一样 必须根据未来土地的使用方式进行复垦 6 4 4 2矿山复垦方法 露天矿采空区复垦缓倾斜 水平赋存矿体的露天矿采空区典型复垦工作步骤采区的合理划分表土采掘和储存回填和整平铺垫表土复垦后再种植露天矿采空区复垦方法废石场复垦 废石堆场复垦的类型 废石场的复垦程序 尾矿池的复垦 尾矿池复垦的程序 尾矿池再种植 塌陷区复垦 6 4 4 2矿山复垦方法 1 采区的合理划分一般可安排二个或二个以上的采区 每个采区沿矿体走向再划分成若干个采场或开采块段 6 4 4 2矿山复垦方法 当第一采区开采时 第二采区进行剥离 交替连续进行 采剥互不干扰 但是每个采区分别有计划地做到剥离 采矿和废石回填互相配合 将废岩土填在采区内 避免往返运输和二次搬运 缩短覆盖物回填的运距 提高工效 加速复垦周期 降低复垦成本 有条件的矿区 可以划分成剥离 采矿 回填三个采区 露天矿采空区复垦缓倾斜 水平赋存矿体的露天矿采空区典型复垦工作步骤采区的合理划分表土采掘和储存回填和整平铺垫表土复垦后再种植露天矿采空区复垦方法废石场复垦 废石堆场复垦的类型 废石场的复垦程序 尾矿池的复垦 尾矿池复垦的程序 尾矿池再种植 塌陷区复垦 6 4 4 2矿山复垦方法 2 表土采掘和储存露天开采后复垦的第一阶段工作是将露天矿境界内表层的耕植土采掘后 表土储存场或直接铺覆在已回填废石的采空区 6 4 4 2矿山复垦方法 1 表土采掘方法直接将表土层装入运输工具运至铺覆地点 这种方法适用于表土层较厚且已准备好覆盖表土的场所 将表土沿工作线堆存 然后装入运施工具运往覆土地点直接覆盖或临时堆存 这种方法适用于表土层厚度不大的情况 将表土堆存在采场工作边坡 然后用剥离设备采 装 运往复土地点 这种方法适用于不同厚度表土层 2 表土采掘和储存露天开采后复垦的第一阶段工作是将露天矿境界内表层的耕植土采掘后 表土储存场或直接铺覆在已回填废石的采空区 6 4 4 2矿山复垦方法 2 表土储存方法表土临时堆场设在开采阶段的上部平台 当小型露天矿生产能力较小时 可用推土机或铲运机将表土运往上部平台堆场贮存 表土临时堆放在先行阶段工作面上 随着工作面的推进 推土机把耕植土层推运到工作面上堆存 经过一段时间之后 再运往复垦地点铺撒 表土运往另设的临时堆场贮存 当有条件时 也可直接运往复垦区铺覆 这是最好的办法 在国外 大型露天矿采用了带可伸缩排土皮带的选排运输排土桥 能把表土铺覆在复垦区上部 把硬岩铺覆在采空区底部 露天矿采空区复垦缓倾斜 水平赋存矿体的露天矿采空区典型复垦工作步骤采区的合理划分表土采掘和储存回填和整平铺垫表土复垦后再种植露天矿采空区复垦方法废石场复垦 废石堆场复垦的类型 废石场的复垦程序 尾矿池的复垦 尾矿池复垦的程序 尾矿池再种植 塌陷区复垦 6 4 4 2矿山复垦方法 3 回填和整平 6 4 4 2矿山复垦方法 采空区的回填正是利用剥离的岩土恢复被破坏的土地 回填时 应将大块岩石或有害含毒岩土堆置在采空区的底部 块度小的堆在上面 组成合理的级配 在覆盖表层土前要进行平整和修整边坡 其边坡角要小于自然安息角 并根据复垦的内容 保证边坡角能使农业和林业生产机械装备正常工作 若回填工作能够有计划地在采区内与剥采工作相配合 则效果更佳 露天矿采空区复垦缓倾斜 水平赋存矿体的露天矿采空区典型复垦工作步骤采区的合理划分表土采掘和储存回填和整平铺垫表土复垦后再种植露天矿采空区复垦方法废石场复垦 废石堆场复垦的类型 废石场的复垦程序 尾矿池的复垦 尾矿池复垦的程序 尾矿池再种植 塌陷区复垦 6 4 4 2矿山复垦方法 4 铺垫表土露天采场复垦最后一道工序是铺垫表土 有条件的矿山可在铺垫表土前先垫一层底土 以保持原有土壤结构 铺垫表土可分为机械铺垫与制浆灌垫两种 机械铺垫即用铲运机 推土机 前端式装载机等将表土从临时堆场或直接从剥离区运往已回填整平的复垦区 均匀撒垫表土厚为150 200mm 制浆灌垫是将大片复垦区用土堤划分成若干地块 每块面积为2 4m2 通过管道灌注配好的泥浆 一般是分几次部注 以便于流水晒干 最终达到复垦设计标高 6 4 4 2矿山复垦方法 露天矿采空区复垦缓倾斜 水平赋存矿体的露天矿采空区典型复垦工作步骤采区的合理划分表土采掘和储存回填和整平铺垫表土复垦后再种植露天矿采空区复垦方法废石场复垦 废石堆场复垦的类型 废石场的复垦程序 尾矿池的复垦 尾矿池复垦的程序 尾矿池再种植 塌陷区复垦 6 4 4 2矿山复垦方法 5 复垦后再种植复垦后进行再种植时 首先要满足植物生长的条件 即土壤中满足植物生长所需要的元素 土壤的肥力和选用适合该土壤的肥料 其次是改造采空区环境使其能满足植物生长的要求 包括克服地表侵蚀 创造植物根系贯穿的条件 解决补给水和供给足够肥料 保证再种植植物正常生长 6 4 4 2矿山复垦方法 文昌钛矿区复垦种植松树和西瓜 唐山南湖 露天矿采空区复垦缓倾斜 水平赋存矿体的露天矿采空区典型复垦工作步骤采区的合理划分表土采掘和储存回填和整平铺垫表土复垦后再种植露天矿采空区复垦方法废石场复垦 废石堆场复垦的类型 废石场的复垦程序 尾矿池的复垦 尾矿池复垦的程序 尾矿池再种植 塌陷区复垦 6 4 4 2矿山复垦方法 露天矿采空区复垦方法按使用复垦设备 露天矿采空区复垦方法可分为索斗铲开采复垦法 汽车回运复垦法 轨道回运复垦法 无轮回运复垦法 铲运机复垦法和水力开采复垦法等 现仅以铲运机复垦法为例加以说明 最近几年露天矿开采复垦中 普通地使用强大牵引动力的大容积铲运机 铲运机复垦的主要特征尾可以独自剥离采掘区的表层耕植土 直接运往复垦区进行复垦 铲运机复垦工艺主要有三种方式 6 4 4 2矿山复垦方法 铲运机循环剥离 运输 铺垫表层耕植土的复垦工艺靠露天矿边帮临时堆置表层耕植土的复垦工艺就近临时堆存耕植土的复垦工艺 6 4 4 2矿山复垦方法 露天矿采空区复垦缓倾斜 水平赋存矿体的露天矿采空区典型复垦工作步骤采区的合理划分表土采掘和储存回填和整平铺垫表土复垦后再种植露天矿采空区复垦方法废石场复垦 废石堆场复垦的类型 废石场的复垦程序 尾矿池的复垦 尾矿池复垦的程序 尾矿池再种植 塌陷区复垦 6 4 4 2矿山复垦方法 废石场复垦废石场本身就是破坏周围环境的污染源 废石场复垦就是整治废石堆场 恢复土地 进行种植 控制废石堆场对周围环境的转染 影响废石场复垦的因素有 废石场与采矿场及剥离工作面的相对距离 废石场的地形条件 占地面积 废石场的几何尺寸 剥离物的性质和废石堆置顺序等 6 4 4 2矿山复垦方法 废石堆场复垦的类型废石弃堆于废弃的露天矿坑 尤其是深凹露天坑 将矿坑填满后平整 复土 再种植 把露天开采后破坏的土地恢复成农业用地或植树造林 废石堆弃于露天开采后的采空区 一般是水平矿床的浅露天旷 边开采边堆置废石 以后逐年平整废石堆 并进行复垦和种植 废石在采场外弃堆已形成了一个废石场 占用大量土地 废石场本身己构成破坏周围环境的污染源 6 4 4 2矿山复垦方法 废石场的复垦程序整治废石场 使之符合当地法令性要求 根据废石或废土进行再种植的可能性 决定在废石堆表面是否要铺覆表土 在整治好的废石场上进行再种植时 应考虑种植的植物对废石场的适应能力和生长速度 6 4 4 2矿山复垦方法 露天矿采空区复垦缓倾斜 水平赋存矿体的露天矿采空区典型复垦工作步骤采区的合理划分表土采掘和储存回填和整平铺垫表土复垦后再种植露天矿采空区复垦方法废石场复垦 废石堆场复垦的类型 废石场的复垦程序 尾矿池的复垦 尾矿池复垦的程序 尾矿池再种植 塌陷区复垦 6 4 4 2矿山复垦方法 尾矿池的复垦尾矿池复垦的关键是处理 改善表面结构 以进行种植 一 尾矿池复垦的程序 6 4 4 2矿山复垦方法 再种植的播种工作后 在苗床上铺盖稻草 麦秸 树叶或水屑等 并人工喷水 以利种子发芽生长 尾矿池表面平整后 可根据复垦后再种植要求 对少数地方局部平整成较缓的坡度 在平整后的尾矿堆场顶部 铺摊一层表土 将中和药剂和肥料 1120kg 亩 掺入表土层中 表层挖松后 采用破碎的石灰石中和酸性尾矿 用白云石碎片中和碱性尾矿 粒径 6mm 尾矿池干涸后在表面产生一层不透气的坚硬外壳 这层外壳必须全面挖松 否则无法进行再种植 国外有些矿山利用采矿剥离的废石覆盖尾矿堆场 这是一种可取的方法 覆盖的废石可以稳定尾矿 抵御风和水的浸蚀 使尾矿的细粒不致被风刮起 也阻止了尾矿的流动 减少尾矿粉尘和水蚀引起的环境污染 废石覆盖还可以作为植物生长的介质 碎石适宜于树木生根 能理想地保护树根 阻止水分蒸发 将水分保持在植物的根系 并为再种植提供了必要的条件 还起了加固尾矿坝的作用 用颜色较深的废石覆盖的尾矿堆地表层 能起到吸收太阳能的作用 提高表层温度 有利于植物的生长 采矿剥离的废石缺乏有机物质和养料 最好在废石表层铺摊表土 并施加有机肥料 这将有利于再种植 6 4 4 2矿山复垦方法 尾矿池再种植即 利用植被覆盖尾矿池表面 防止尾矿尘暴污染空气和周围城镇 农田 减少渗透性酸性水污染水系 尾矿池再种植的困难是 尾矿不象普通土壤那样可以维持植物生长 尾矿物质结构粗劣 不能凝聚 尾矿几乎完全缺乏植物生长所必需成分 连一般细菌也没有 由于尾矿是异常细的颗粒 长期水淹或积水 有时尾矿池表面虽然已干涸 但实际上整个尾矿池仍是一个难以接近的沼泽地 尾矿池平坦而开阔 尾矿粒子很细 遇到刮风时经常发生尘暴 在再种植前必须把尾矿固结一个时期 否则很容易受吹砂磨蚀的影响 将新种植的嫩苗全部毁掉 尾矿池往往是堆置在山谷或自然洼地 池底大部分是基岩 妨碍植物 树木根系的生长 6 4 4 2矿山复垦方法 露天矿采空区复垦缓倾斜 水平赋存矿体的露天矿采空区典型复垦工作步骤采区的合理划分表土采掘和储存回填和整平铺垫表土复垦后再种植露天矿采空区复垦方法废石场复垦 废石堆场复垦的类型 废石场的复垦程序 尾矿池的复垦 尾矿池复垦的程序 尾矿池再种植 塌陷区复垦 6 4 4 2矿山复垦方法 塌陷区复垦地下采矿会引起地表大面积的塌陷 而各矿区的地势地貌 区域气候 相差悬殊 塌陷对土地损害大致可分三种类型 丘陵山地塌陷后地形地貌无明显变化 不积水 塌陷影响小 只要将局部的漏斗式塌陷坑和裂缝填堵 加以平整即可恢复原有的地形地貌 我国西北 东北和华北大部分矿区就属于此类 黄河以北平原地区 因地下水位较深 年降雨量少 地表塌陷后只有一小部分积水 这些地区本来水面就少 对这点宝贵水面经美化 绿化后成为人工湖或养鱼塘 用以调节小气候 使其具有更好的环境效益和社会效益 对低洼地区将旱地改造为水田 则是化害为利之举 位于我国黄淮平原的中 东部和长江以南的平原地区 那里地势平坦 潜水位高 是我国粮棉重点产区 塌陷对耕地破坏严重 不但塌陷面积大 塌陷深度大 长年积水 水深由救米到十余米 部分土地被盐渍荒芜 因而是复垦综合治理的重点地区 6 4 4 2矿山复垦方法 复垦成本是露天矿生产总成本的一个组成部分 复垦费用随着复垦后的用途 矿山所在地点和区域 进行复垦的时期以及地表原始条件的不同而变化很大 矿山土地复垦的成本主要由下列因素决定 覆盖层下部岩石的农业化学性质 要求采集和铺垫覆盖岩土的厚度 覆盖岩土的运输距离 土地复垦的机械化程度 复垦工程组织等 6 4 4 3矿山复垦费用 在美国1971年对西弗尔基尼亚露天煤矿的研究得出结论 复垦费用不包括沉积物清理费时每公顷为3000 6000美元 计入沉积物清理费时为3900 7350美元 更困难的地形需要更多复田费用 每公顷增加到15000美元 在国外 复垦费用部由各采矿公司按各地制定的 采矿复垦条例 提交复垦押金 复垦押金根据不同情况规定从几百美元至一万美元 采矿公司为了降低复垦费用 不断改进复垦工艺 复垦设备 努力使复垦费用保持与恢复后土地价值相一致 6 4 4 3矿山复垦费用 一 影响复垦费用的因素根据已有的复垦经验 影响复垦费用的因素是多种多样的 各种文献里对这些因素的论述也多有不同 但可大致归纳为如下几种 矿山所在的地理位置 矿山地形条件 露天开采规模 露天矿工作面状况 有害物料的处理要求和处理方法 耕植土的厚度及采掘贮存方法 运输距离 机械化程度及工作组织等 在某些国家还要考虑执行复垦契约的年限规定 6 4 4 3矿山复垦费用 二 复垦费用的组成复垦费用的发生也是差异颇大的 但大略归纳可有回填 整平和种植三项 即使是如上三项 也还有不同 如有的矿山在复垦之后不进行种植 而直接交还给农民种植 在回填和整平项目中 也有工作复杂程度上的差异 如有的要求平整到与原有地形相近 有的要求建立排灌系统等等 此外 费用发生的时期也有不同 如有的是矿山已开采完毕 要进行单独复垦工作 有的是与开采结合在一起 费用发生在生产时期 有的只是废石堆场的复垦 这种复垦费用或是发生在生产后期 或是同期 整个复垦费用基本上由下列几项组成 6 4 4 3矿山复垦费用 二 复垦费用的组成整个复垦费用基本上由下列几项组成 1 采空区的回填和整平这项工作在各国 各地区都有不同要求 以美国为例 有的州要求将采空区恢复成接近矿山开采前原有地形轮廓 而有的州则要求将采空区整治成梯田 牧场 有些对深矿坑不要求恢复 可将其修筑水库 池塘 2 种植根据采矿所在地区情况种植不同的植物和草类 种植这一项包括土壤改造 播种 施肥等 3 修筑附属设施包括改迁原有河道 沟渠 根据恢复后土地的具体情况 排灌沟渠 梯田挡土墙 护坡构筑物 供排土及道路系统 4 复垦所使用机械设备 6 4 4 3矿山复垦费用 一 开展矿山资源综合利用的重大意义二 固体废弃物的资源化和资源化系统三 废石 尾矿的综合利用 从废弃物中进一步回收有价元素 制取新形态物质 生产微量元素肥料 井下采空区的充填材料四 国外废石尾矿综合利用概况 6 4 4资源综合利用 从废弃物中进一步回收有价元素随着选矿技术的不断发展 综合回收 综合经营观念的增强 过去不能或不易回收的矿石共生组分 现在可以或容易回收 这就使得过去长期堆存的老尾矿变得较有回收价值 重新如以开发和利用 这样不仅可以大量地回收金 银 铜 铜等有价元素 而且明显地可以节省破碎 磨细费用 6 4 4资源综合利用 例如 金川有色金属公司选矿厂采用磁 浮流程从尾矿中回收了中磁性的单体紫硫镍铁矿等 红透山铜矿采用简单的药剂从合流6 8 的尾矿中回收了流精矿 回收率达66 4 47 精矿品位达36 66 此外 某些矿山还从铜 铅 锌尾矿中回收钥 铜及其他非金屈化工原料 从某些含铀尾矿还进一步提取了铀或钒 特别是随着水治微生物浸出和溶剂萃取等新工艺的应用和发展 为废石和尾矿绊进一步回收有价元素创造了有利条件 可以对其进行堆浸 池浸或槽浸 例如 美国利用细菌逐出法 从铜矿山的固体废弃物中回收铜 已获得了成功 其工艺流程如图5 9所示 即利用泵10将具有催化作用的微生物溶液送到废石堆l的顶部 溶液经过废石堆上部渗滤时将铜溶解 溶解后的铜镕液从废石堆底部流出 依据自流方式进入贮存池2 用泵3把池中的合铜溶液送入沉淀装置6内 同时加入铁屑和硫酸 用铁屑将铜置换出来 含铁屑波泥入贮存池9 再加入硫酸和补给水 然后用泵10再次送到废石堆顶部继续循环使用 整个系统布置为闭路循环 多余的废水溶液从管道11处排掉 海绵铜从沉淀池6中回收出来 6 4 4资源综合利用 制取新形态物质把尾矿等固体废弃物作为二次资源进行物质转换 借以生产水泥 硅酸盐尾矿砖 加气混凝土 耐火材料 玻璃 铸石 陶瓷 陶粒 矿物棉等建筑材料 以及化工原料 音隔热材料 防水材料等 用以制作硅酸盐尾矿砖瓦硅酸盐尾矿砖是一种新型的建筑材料 它是由合硅或合铝尾矿与腔凝材料 催化结晶材料按一定比例和颗拉级配 均匀掺合 压制成型 荔压蒸养 形成具有一定硬度的砖瓦 结构致密 色泽美观 且物理力学性能好 强度高 是一种工业建筑 民用建筑的墙体结构材料 目前这种砖